为进一步提高岩巷掘进机械化水平,保证矿井采掘接替平稳,研究了煤矿全自动连续出矸系统,分析了控制系统主要实现功能,然后研究了该系统技术关键,主要包括计算机辅助机械强度设计、液压传动系统的组成以及气压传动。系统实现了出矸高度、矿车位置、装置状态等的自动检测,提高了整个出矸系统的自动化水平,具有较高的社会效益。

随着煤矿的长期开采,各种孤岛煤柱的安全、高采出率回收成为矿井亟待解决的难题。针对朱村矿东一下山保护煤柱回收难题,采用膏体充填法进行回采。分别从工作面液压支架与围岩的相互作用关系及支护强度要求、充填期间“充填体—上覆岩层”支撑结构体系的稳定性和充填体强度要求以及充填率对地表开采沉陷的影响3方面进行了分析研究。通过采用膏体充填开采,工作面巷道围岩稳定,上覆岩层无明显裂隙离层发育,表现为随工作面开采整体缓慢下沉状态;按开采高度2.5 m计算,地表下沉系数为0.137,地表建筑物在Ⅰ级损坏之内。

随着煤炭经济的复苏,各大煤矿企业开始加大对地下煤炭资源的大力开采,大功率、机械化、智能化等综采设备的引进,使得井下自动化、机械化开采程度得到了很大程度的提升。永煤集团城郊煤矿引进大型掩护式液压支架,其液压支架单架质量高达23.6 t,平板车单架达2 t,且整体外形尺寸较大,井下运输到工作面距离长,运输过程中存在很多安全隐患,需要在地面拆解后分体后运输到井下,井下环境的限制造成支架组装十分困难。井下液压支架起重装置的引进,不仅解决了支架运输的难题,而且组装十分方便快捷,加快整体安装进度,减少了人员的配备,节省了工人的劳动强度,提高安全系数,实现了矿井高产高效。

通过对土耳其IMBAT煤矿地质条件的分析研究,结合多种选型计算方法的验证,最终选择了合适的设备,使该矿的开采效率得到较大提升。同时也扩大了我国的煤炭开采装备应用范围。根据在土耳其IMBAT煤矿现场多年的服务经验,将理论与实践相结合,就综采放顶煤液压支架在土耳其IMABT煤矿现场的应用进行了论述。

基于现行支架油缸导向套加工过程中制坯工序有多种选择,论述了导向套制坯工艺的种类及各自的优缺点。介绍了导向套的常用材质、使用标准,并对其进行分类。根据生产特点将制坯工艺分为钢材直接制坯和钢材锻造制坯,并分别进行了论述,同时给出了相关标准、设备及成本核算公式。综合考虑时间成本及经济成本的平衡,简单给出了每种导向套制坯工艺的参考选择顺序。分析表明,以基础零件为单元,在保证产品质量的前提下,选择最适合的制坯工艺,是制造企业控制过度加工、成本与资源节约的有效手段。

为了加快巷道掘进速度,缓解矿井采掘失调的局面,研究了煤矿巷道掘锚一体化快速掘进技术,加工设计了掘锚机施工辅助设备,主要为液压顶篷、煤壁落煤阻挡装置及掘锚机进刀路线,基于掘锚机技术特征,研究了掘锚机施工工艺流程和巷道支护工艺优化流程,并进行了工程效果实践分析。研究得出,煤矿巷道掘锚一体化快速掘进技术提升了临时支护的可靠性,实现了煤巷的快速掘进。

针对液压支架压架过程中立柱控制阀座焊缝出现裂纹的情况进行原因分析,通过静载和液压冲击受力分析、金相和显微硬度分析确定裂纹产生原因,并提出改进措施,重新进行压架试验验证改进效果。研究结果表明,静载荷不足以导致焊缝开裂,在压架试验中,立柱经历高保压—卸载—加压的循环过程,产生高强液压冲击;高强液压冲击经过控制阀座与缸筒的接触缝隙及45°角未熔透处,导致接触缝隙交汇的焊缝根部存在500~1 000μm的裂纹;提出优化控制阀座尺寸、调整液体进入控制阀座的角度和提高焊接质量的改进措施,改进后的立柱经历60 000余次循环加载后没有出现开裂和漏液问题。

大型水泵的拆卸,大多使用行车作为动力,人员对泵体进行敲击,对水泵伤害性极大,拆卸过程因水泵泵体受环境影响,内部零部件腐蚀,拆卸困难,制约作业效率。为了不影响井下安全高效排水,技术人员对水泵拆卸工艺开展了一系列工作,自主研制了水泵拆卸平台、液压棘轮扳手、泵段拆卸装置、泵轴支撑架等,有效地减轻人员作业强度,极大地提高了工作效率。研究为其他大型水泵的检修提供了借鉴。

液压支架油缸在服役过程中承受交变载荷,容易发生疲劳破坏,一旦油缸发生疲劳失效将会对生产安全产生不利影响。为了保证液压支架在服役过程中的安全可靠性,对现有的3种液压支架油缸材料27SiMn、30CrMo、30CrMnSi的微观组织形貌,交变载荷下的疲劳性能以及疲劳断口形貌进行研究,从而确定高可靠性油缸的材料选择标准。研究结果表明,材料光滑试样的疲劳性能存在区别,相比之下疲劳性能30CrMnSi>30CrMo>27SiMn,疲劳强度与屈服强度存在正比关系,理论上提高材料的屈服强度可以提高其疲劳性能。

某矿为煤与瓦斯突出矿井,掘进煤巷前需要采取局部防突措施。局部防突措施孔由人工使用气动手持式钻机施工,劳动强度高,且施工效率低,影响掘进进度。为了降低劳动强度、提高施工效率,使用CMM2-20型煤矿用液压锚杆钻车。介绍了试验过程,并将液压锚杆钻车与传统的气动手持式钻机的应用效果进行了对比。结果表明,使用液压锚杆钻车打钻的月进尺比原来提高了46%,效果明显,有一定的借鉴意义。